射流通風(fēng)技術(shù)在Taloon隧道的應(yīng)用

摘 要 Taloon隧道位于高海拔地區(qū)，所處地區(qū)植被稀少，氧氣稀薄，采用鉆爆法開挖，無軌運輸出碴，施工通風(fēng)是施工過程中一大難題。本文介紹射流通風(fēng)技術(shù)在本隧道的應(yīng)用，通過詳細的風(fēng)量需求計算和通風(fēng)方案的比選，最終采用局部港道式通風(fēng)，此種通風(fēng)方式的運用，不但節(jié)約了經(jīng)濟成本，降低了能耗，而且提高了施工效率，保證了施工作業(yè)人員的健康需求，同時，在環(huán)境保護和污染減少方面也取得了良好的效果，對今后類似長隧道的施工通風(fēng)具有較好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞 隧道 施工 射流通風(fēng)

中圖分類號：U453.5 文獻標(biāo)識碼：A

1 Taloon隧道工程概況

德黑蘭北部高速公路是連接首都德黑蘭至里海之濱查努斯的工程項目，位于德黑蘭市西北褶皺斷塊高中山地。Taloon隧道穿越Reshte Kuh-Alborz山，全長4886m，設(shè)計為雙管雙車道隧道，為了運營通風(fēng)防災(zāi)等需要中間設(shè)置服務(wù)隧道，平均每500m設(shè)置人行橫洞與服務(wù)隧道相連，正洞成洞斷面積75.13m2，服務(wù)洞成洞斷面積23m2。左線隧道南起LK21+402，北至LK26+263，實際長度4861m，右線隧道南起K21+316，北至K26+227，實際長度4911m，中間服務(wù)隧道長為4876m，洞口海拔2300m。Taloon隧道為全線最長的隧道，是本項目的重點控制工程，按期、優(yōu)質(zhì)、安全地建成Taloon隧道是關(guān)鍵。

Taloon隧道地處德黑蘭西北部褶皺段高中山地，山高坡陡，溝谷密布，整段極少平地。除溝谷兩旁栽種一些果樹、林木和野生的低矮灌木叢外，山上植被非常稀少，氧氣稀薄。

Taloon隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，屬海相火山沉積巖組，巖性主要有凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)頁巖砂巖和礫巖，凝灰?guī)r抗壓強度很高。所處區(qū)域構(gòu)造斷裂發(fā)育，穿過Alborz山脈的中段，屬阿爾卑斯—喜馬拉雅山脈斷層褶皺帶，巖層遭受持續(xù)而強烈的地震構(gòu)造作用，產(chǎn)生顯著的變形位移和斷裂，形成了高地震活動帶的地質(zhì)構(gòu)造格局。斷層兩盤巖層陡傾擠壓緊密，大構(gòu)造節(jié)理裂隙很發(fā)育，加之巖體內(nèi)原生節(jié)理、風(fēng)化裂隙共同作用，使工程區(qū)域內(nèi)巖體穩(wěn)定程度等級降低，嚴重影響構(gòu)筑物的施工。地下水為基巖構(gòu)造裂隙水，主要依靠地表降水補給，地下水不發(fā)育。

2 施工方法概述

Taloon隧道的開挖施工將是影響和制約總體工期的關(guān)鍵因素。根據(jù)項目特殊性，為充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的利用率，采用兩臺鑿巖臺車分別負責(zé)隧道進出口端作業(yè)面鉆孔，多功能作業(yè)臺架人工裝藥，鉆孔直徑 45mm，掏槽眼采用 35mm Emulite乳化炸藥，輔助眼采用 30mm Emulite乳化炸藥，周邊眼采用 22mm Dynamite 乳膠炸藥間隔裝藥，電半秒雷管微差起爆。出碴采用兩臺側(cè)卸式裝載機裝碴，自卸汽車運輸。臺車鉆錨桿，自制錨固劑人工錨固，潮噴作業(yè)。襯砌采用現(xiàn)場加工12m模板臺車進行施工。隧道施工采用全斷面爆破開挖，無軌運輸出碴，污染源多，施工地點地處高原，植被稀少，氧氣稀薄，內(nèi)燃機因缺氧而燃燒不完全導(dǎo)致污染量增大，隧道施工環(huán)境要求高，施工通風(fēng)任務(wù)重，隧道施工通風(fēng)效果的好壞，直接關(guān)系到施工人員的健康和施工效率、工程進度與安全。

3 通風(fēng)方案

3.1 通風(fēng)計算

隧道施工通風(fēng)量的計算應(yīng)根據(jù)各種情況下，如稀釋、吹散爆破產(chǎn)生的炮煙、圍巖產(chǎn)生的有害氣體、施工機械和運輸車輛排放氣體以及施工粉塵所需的通風(fēng)量，取其最大值再加上隧道內(nèi)作業(yè)人員所需的通風(fēng)量。

計算條件（單孔隧道）：隧道開挖面積：90m2，襯砌后斷面積：76m2；最大通風(fēng)長度2500m；最小風(fēng)速0.15m/s；洞內(nèi)每人應(yīng)供應(yīng)新鮮風(fēng)q= 3m3/min；內(nèi)燃機械設(shè)備作業(yè)供風(fēng)量3m3/（min·KW）；

風(fēng)量計算結(jié)果：①按人數(shù)計算風(fēng)量時所需要風(fēng)量為172.5m3/min。②按最小風(fēng)速計算風(fēng)量時所需要風(fēng)量為810m3/min。③按爆破使用的最多炸藥用量所需要風(fēng)量為1255m3/min。④按開挖面爆破排煙所需風(fēng)量計算2200m3/min。⑤按內(nèi)燃機械作業(yè)所需風(fēng)量為2400m3/min。

取①+⑤兩者之和2572.5 m3/min作為控制風(fēng)量，再經(jīng)過管路漏風(fēng)折算確定每孔隧道的風(fēng)量為3000m3/min。

3.2 通風(fēng)方案比選

結(jié)合該工程具有上下行雙孔隧道的特點，對獨立壓入式及射流式2種通風(fēng)方式進行比較。優(yōu)缺點比較見表1。隨著隧道掘進進尺的增加，通風(fēng)量增加，通風(fēng)機功率要求大，能耗高。鑒于本工程所配備的發(fā)電機數(shù)量少（網(wǎng)電供應(yīng)量不足），配件短缺，發(fā)電機無備用，高原功率降低大的實際情況，通風(fēng)方案選用能耗較低的射流式通風(fēng)技術(shù)。

3.3 射流式施工通風(fēng)方案

射流式施工通風(fēng)原理，隧道掘進過程中，兩巷道通過橫通道連接，即形成U型風(fēng)道，利用射流風(fēng)機噴射出的高速氣流（出口流速可達30m/s以上）的卷吸作用，產(chǎn)生巨大的壓力差，強迫U型風(fēng)道內(nèi)的空氣進行單向流動，達到通風(fēng)換氣的目的。在隧道獨頭掘進的部位，可以通過壓入式局部風(fēng)管式通風(fēng)方式解決，其新鮮空氣源取自U型風(fēng)道。

通過比較，隧道開挖在1000m范圍內(nèi)，采用壓入式通風(fēng)，當(dāng)隧道左右線隧道開挖超過1000m范圍，采用較為經(jīng)濟合理的射流式施工通風(fēng)方式。此時風(fēng)機全部安設(shè)在隧道左線洞內(nèi)，并安設(shè)二臺射流風(fēng)機，利用射流風(fēng)機在已經(jīng)掘進的左右線隧道和最前方的橫通道進行巷道通風(fēng)，使風(fēng)流由左洞向右洞單向運動，將風(fēng)機置于新鮮風(fēng)流中，向開挖面供應(yīng)新鮮空氣，風(fēng)機隨開挖面的推進而分次移動。運輸車輛由右洞進出，行人和小車由左線進出，運輸車輛需要進入左線時必須從右洞經(jīng)最靠近掌子面惟一開放的通道進出（避免污染新鮮空氣），其它橫洞進行封閉，以避免造成污風(fēng)循環(huán)。如表1中通風(fēng)方式一。

射流風(fēng)機吹出面積Aj=0.636m2

（1）隧道內(nèi)壓力損失h：

（2）射流風(fēng)機和隧道面積比 =0.636/90=0.007

（3）射流風(fēng)機和隧道風(fēng)速比 =0.67/33.2=0.02

（4）一臺射流風(fēng)機的提升壓力：

（5）射流風(fēng)機的需要臺數(shù)n

由于洞口在同一位置，故不考慮自然通風(fēng)，射流風(fēng)機所需臺數(shù)由下式求出：

即需要22kW的射流風(fēng)機2臺即可保證左線隧道射流風(fēng)量達到3600m3/min。

3.3.2 根據(jù)上述計算選定通風(fēng)設(shè)備

900射流風(fēng)機，2臺，設(shè)在左線；110kW€？變極多速風(fēng)機2臺（使用中速35kW€？運行）；風(fēng)管選用 1500阻燃抗靜電風(fēng)管。

3.4 通風(fēng)管理

風(fēng)機擺放位置應(yīng)開闊、無污風(fēng)。風(fēng)機配電系統(tǒng)的線路布設(shè)應(yīng)合理、清晰，便于維修更換。開啟、關(guān)閉風(fēng)機應(yīng)由風(fēng)機司機嚴格按照規(guī)程操作，及時觀察記錄風(fēng)機監(jiān)測設(shè)備，其他無關(guān)人員禁止啟閉風(fēng)機。

通風(fēng)管路應(yīng)按照設(shè)計布設(shè)，吊掛應(yīng)平、直、順，無急彎，無破損。通風(fēng)工班人員應(yīng)經(jīng)常巡查，及時更換修補破損風(fēng)管，檢查風(fēng)管受否有被堵、擠壓變形的情況并及時處理。

3.5 通風(fēng)效果

2010年7月隧道開挖超過1千米，為解決長距離通風(fēng)能耗高且電力供應(yīng)不足的矛盾，通風(fēng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞魇较锏劳L(fēng)，在左、右線均采用無軌運輸出碴（經(jīng)右線運出）的情況下，洞內(nèi)環(huán)境和能見度仍保持了較高的質(zhì)量，從而縮短了出碴時間，軸流風(fēng)機僅開啟中速，大大降低能耗，解決電力供應(yīng)不足的矛盾。

4 結(jié)束語

采用射流通風(fēng)技術(shù)，在各工作面的局部通風(fēng)中，縮短了獨頭通風(fēng)距離，不僅可節(jié)省大量通風(fēng)管，也降低了通風(fēng)機的功率消耗，并能夠延長無軌運輸?shù)乃淼廓氼^施工的長度而不會惡化洞內(nèi)環(huán)境，對于施工成本的降低、施工速度的加快均是十分重要的?？梢孕纬闪己玫氖┕きh(huán)境，有利于樹立文明施工的形象，保護施工人員的身體健康。